城市花粉、飛絮飛毛等植源性污染特征及其防治?

王 成

中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 國家林業(yè)局城市森林研究中心 北京 100091

隨著我國城市綠化水平的不斷提高，人們可以更方便地走進(jìn)森林、綠地，享受綠化建設(shè)帶來的豐富多彩的生態(tài)福利，生活品質(zhì)得到了顯著改善。但綠色植物如果選擇和使用不當(dāng)，也會(huì)對環(huán)境造成污染，給人們的日常生活帶來不便，甚至對人體健康產(chǎn)生不利的影響，造成植源性污染問題[1]。近年來?xiàng)盍w絮已經(jīng)成為困擾我國北方城市的一大難題，花粉過敏問題也呈現(xiàn)逐漸增加的態(tài)勢，植物釋放的異戊二烯造成低空臭氧污染也成為國際研究的熱點(diǎn)問題[2－4]。2017年的4月28日僅一天，北京市119指揮中心就接到因楊柳絮引發(fā)的火災(zāi)301起[5]。在山東濟(jì)南，很多法國梧桐、楊樹和柳樹，空氣中樹木花粉格外多，山東省立醫(yī)院變態(tài)反應(yīng)科，春季平均每天能接診40個(gè)花粉過敏患者，比其他季節(jié)高出30%，過敏性哮喘主要就是由花粉過敏導(dǎo)致[6]。近年來，“花粉過敏”已成許多國家的 “新難題”，一些患者因嚴(yán)重過敏，不得不向公司、學(xué)校請假[7－8]。因此，在城鎮(zhèn)綠化建設(shè)過程中，除了要了解植物的生長、觀賞價(jià)值等特性以外，還要研究它與環(huán)境污染的關(guān)系、與人體健康的關(guān)系，這樣才能科學(xué)地選擇和配置城市綠化植物，營造自然優(yōu)美、健康友好的城市綠色空間。根據(jù)作者前期在北京、成都、合肥、廣州的調(diào)查成果，以及對北京城市樹木、草本植物花粉飄散規(guī)律的研究[3，9－12]，本文總結(jié)提出城市花粉和飛絮等植源性污染的防治對策。

1 植源性污染的特點(diǎn)

植源性污染主要指綠色植物本身產(chǎn)生的某種物質(zhì)達(dá)到某種程度時(shí)對人體和環(huán)境產(chǎn)生的不利影響[1]。主要包括植物花粉、飛絮、飛毛以及難聞氣味和產(chǎn)生空氣污染物的植物有機(jī)揮發(fā)物。

1.1 空氣作為傳播載體，防范比較困難

花粉、飛絮、飛毛等都是在空氣中漂浮擴(kuò)散的細(xì)小顆粒物質(zhì)，通過皮膚接觸、呼吸吸入等途徑對人體產(chǎn)生影響，因此空氣作為傳播媒介，決定了其傳播范圍的廣泛性和防范的困難性。

1.2 造成各種過敏反應(yīng)，影響居民身體健康

從目前的研究來看，在3種主要植源性污染物中，引起過敏癥狀的人數(shù)排序?yàn)榛ǚ郏撅w毛飛絮＞氣味 (圖1)。對人體健康的影響主要是造成鼻炎、咽炎、支氣管炎等呼吸道疾病和皮膚過敏，出現(xiàn)瘙癢、流淚、打噴嚏、胸悶等癥狀，一些致敏植物甚至威脅哮喘病人的生命[3，13]。

圖1 4個(gè)城市植源性污染的種類[3]

1.3 具有季節(jié)性，每年都會(huì)持續(xù)反復(fù)發(fā)生

植源性污染主要與植物的物候期有關(guān)，每年在同一季節(jié)發(fā)生的污染也比較類似 (圖2)[3]。目前我國的花粉變應(yīng)性哮喘的發(fā)病主要有春季和夏秋季2個(gè)高峰期，以夏秋季更為重要，臨床上大多數(shù)對花粉過敏的哮喘病人以夏秋季花粉過敏為主[14]。

圖2 4個(gè)城市花粉污染的季節(jié)[3]

1.4 花粉和氣味污染在外觀上具有一定的隱蔽性，不容易被發(fā)現(xiàn)

花粉的粒徑通常很小，飄散到空氣中很難憑肉眼觀察到[14－15]。而某些植物揮發(fā)的有機(jī)物造成的氣味污染更是不容易看到。這就要求對植物的致敏性和揮發(fā)物的研究要加全面深入。

2 植源性污染的影響因素

2.1 植物種類

我國城市的主要綠化樹種中白蠟、油松、懸鈴木、火炬樹、圓柏、椿樹、楊樹、柳樹、銀杏、廣玉蘭、泡桐和麻楝屬于容易產(chǎn)生植源性污染的樹種[3]。以北京花粉污染為例，不同地帶的花粉致敏植物種類有所不同[16]，但總體上城市近郊區(qū)、城區(qū)的致敏植物種類主要有13科29種植物，以落葉闊葉喬木樹種為主 (表1)。從花粉致敏性來看，在北京市致敏性最強(qiáng)的樹種主要有火炬樹、白蠟、暴馬丁香；致敏性較強(qiáng)的樹種主要有柏科植物、薔薇科植物以及木犀科丁香屬植物；致敏性較弱的植物主要有銀杏、油松、白皮松和榆樹。從花粉量來看，花期花粉量大的植物主要有油松、白皮松、側(cè)柏、白樺、白玉蘭、火炬樹、白蠟以及楊柳科植物；花粉量少的植物主要有銀杏和榆樹等。花粉量大的植物致敏性不一定大，例如油松和白皮松，而花粉量少的植物致敏性不一定就弱，火炬樹和白蠟樹的花粉量大且致敏性也特別強(qiáng)。

表1 北京地區(qū)主要植源污染植物發(fā)生物候圖譜

2.2 栽植密度

植源性污染危害與污染物的濃度密切相關(guān)，而濃度產(chǎn)生的核心是植物的使用量。一個(gè)城市同一植物栽植量過大就會(huì)造成污染，甚至有些致敏性不強(qiáng)的植物，由于大量使用也會(huì)造成污染。比如我國北方城市大量使用楊樹、柳樹造成飛絮污染，一些居民區(qū)大量使用松柏造成花粉過敏問題突出[11]。我國長江流域許多城市行道樹法國梧桐，其飛毛對居民呼吸道造成影響[3]。日本柳杉林的比重很大，許多人對柳杉花粉過敏[8]。

2.3 栽植位置

有植源性污染的植物在人們生活工作的場所要盡量避免使用，特別是在房前屋后的庭院、城市和公園道路兩邊、游憩綠地要少用或不用。在城鎮(zhèn)上風(fēng)口處栽植的雌樹會(huì)污染下方的城區(qū)。從花粉的飄散特點(diǎn)來看，花粉的傳播隨著距離的增加而濃度降低[17]。

2.4 綠地地表狀況

植源性污染傳播與氣流有關(guān)。我們對比研究了不同樹種在軟、硬兩種地表?xiàng)l件下的花粉變化特征發(fā)現(xiàn) (圖3)，白天花粉濃度的高峰期都出現(xiàn)在下午14∶00前后，而夜間硬質(zhì)地表整體的花粉濃度要略高于軟質(zhì)地表，并且在20∶00前后又出現(xiàn)了一個(gè)高峰期，要顯著高于軟質(zhì)地表[12]。其原因在于春、夏季節(jié)，硬質(zhì)地面會(huì)將白天積蓄熱量在夜間緩慢釋放出來，使得近地空間的空氣對流運(yùn)動(dòng)加劇，花粉粒子也在氣流運(yùn)動(dòng)的作用下在空氣中不斷飄散，從而增加了近地空間空氣中的花粉濃度。

圖3 不同地表環(huán)境下不同樹種花粉濃度均值的日變化比較[12]

2.5 氣象條件

風(fēng)向、風(fēng)速大小在一定程度上決定著花粉、飛毛飛絮和氣味的濃度，而溫度和濕度的變化影響植物開花和飄散特點(diǎn)，決定致敏花粉的數(shù)量。在微風(fēng)或者靜風(fēng)條件下，花粉、飛絮污染往往較為嚴(yán)重。降水會(huì)顯著降低花粉、飛毛飛絮的濃度。另外，全球氣候變暖也是導(dǎo)致植源性污染問題加劇的重要原因，城市化地區(qū)空氣中的二氧化碳濃度越來越高，植物越長越快，很多植物提早開花，且花期明顯變長，導(dǎo)致花粉越來越多[7]。

2.6 城鎮(zhèn)化發(fā)展

植源性污染問題的產(chǎn)生除了上述原因以外，還與城鎮(zhèn)化發(fā)展有關(guān)。從北京的情況來看，這些年造林是減少了雌性楊柳的使用，平原造林工程實(shí)施以后，楊樹林所占比例由2010年的63%下降到2014年的43%[18－19]。但為什么近年來北京飛絮污染問題越來越突出?

一是有植源性污染問題的樹木進(jìn)城了。北京建成區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，使原來處于鄉(xiāng)村和農(nóng)田背景下的森林樹木特別是楊柳樹，其周邊背景變成了建筑區(qū)，這些市民活動(dòng)空間離原來的楊柳更近了!

二是植物花粉、飛絮等無家可歸了。進(jìn)入城區(qū)的楊柳樹被硬化的城市建筑空間所包圍。原來是花粉、飛絮 (其實(shí)是樹木種子)飄散到農(nóng)田、草地、林地、河流水系濕地等，被吸附、滯留在這些土地里就是最終的歸宿不再出來。而在城市背景下，這些飛毛、飛絮、花粉面對的是光滑、擾動(dòng)頻繁的下墊面，失去了附著的場所，處在無著無落，無家可歸的狀態(tài)，反復(fù)地在空氣中飄蕩，自然就感覺花粉、飛絮更多，時(shí)間更長了!

三是林地、綠地等生態(tài)空間的吸附能力降低了。城市林地、綠地包括草坪在日常養(yǎng)護(hù)過程中，采取的是農(nóng)田的管理方式，實(shí)行的是 “純化”“干凈”的裸土式養(yǎng)護(hù)!嚴(yán)重降低了林地、綠地對這些污染物的吸附滯留功能，帶來反復(fù)污染的問題!

3 植源性污染的防治對策

雖然人們對植源性污染早有認(rèn)識(shí)，但這種污染不像工業(yè)污染那樣對環(huán)境的破壞很嚴(yán)重，因此在防治方面一直未引起廣泛的重視。其實(shí)，植源性污染對過敏人群的生活還是有很大影響的，比如花粉過敏帶來的皮膚、呼吸道等不適直接影響人體健康；而飛絮中的多種致敏因子，也可導(dǎo)致皮膚過敏，出現(xiàn)小紅疹、脫皮、紅腫和瘙癢，并且飛絮還可能攜帶和傳播病菌。目前，醫(yī)學(xué)保健方面從致敏機(jī)理、季節(jié)變化動(dòng)態(tài)及防治措施等方面有比較全面的研究[20－24]，而園林和林業(yè)部門也提出了一些措施，包括提倡建設(shè)近自然的城市森林[25]。基于我們前期的研究，本文提出以下防治對策和建議。

3.1 總體方針

植源性污染的防治要圍繞污染源頭—傳播路徑—吸納能力—影響區(qū)域—敏感人群5個(gè)核心要素來考慮，在防治對策上采取5個(gè)方面的措施。

1)減少污染來源。減少花粉、飛絮等污染物的來源是關(guān)鍵，從植物選擇和使用這個(gè)源頭抓起，減少污染物的供應(yīng)量，降低空氣中的污染物濃度。

2)切斷傳播路徑。植源性污染主要以空氣為媒介進(jìn)行傳播。從空氣動(dòng)力學(xué)、環(huán)境化學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科綜合考慮，防治的重要措施是設(shè)置屏蔽區(qū)和隔離帶阻斷傳播路徑。

3)增強(qiáng)吸納能力。擴(kuò)大城市森林、濕地等生態(tài)空間面積，培育近自然的森林結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)城市綠地地表的全覆蓋，發(fā)揮林地、濕地、綠地等生態(tài)空間本身對飛毛、飛絮、花粉的吸納能力，減少反復(fù)飄散問題。

4)控制影響區(qū)域。植源性污染物是植物生長發(fā)育繁殖的產(chǎn)物，其傳播和影響范圍都有其特定的規(guī)律。在一般地區(qū)是無害的，無需防治。對于這類污染的防治重點(diǎn)是控制人為活動(dòng)比較頻繁的生產(chǎn)生活、休閑游憩等地區(qū)的污染。

5)庇護(hù)敏感人群。植源性污染直接影響城市環(huán)境，并對居民健康不利，也給生產(chǎn)生活帶來一些影響。城市居民應(yīng)避免或者減少與污染物的接觸，合理安排出行時(shí)間和地點(diǎn)，回避污染高峰期和污染區(qū)域。

3.2 具體對策

1)科學(xué)選擇樹種，合理配置林分結(jié)構(gòu)。由于植源性污染物的產(chǎn)生是植物體本身的生物學(xué)特性決定的，還難以完全消除。有些存在植源性污染問題的樹種在城鎮(zhèn)綠化中還具有其他的優(yōu)良特性，因此，對于容易產(chǎn)生污染的植物，可以通過合理群落配置模式來減輕污染的程度[17]。建議如下:選擇使用致敏性低的城市綠化樹種；盡量避免在城市上風(fēng)口使用污染樹種；多樹種混交，避免植源性污染樹種形成大面積純林；在居民區(qū)、公共休閑綠地等人類活動(dòng)比較集中的場所避免使用植源性污染樹種；減少人行道、廣場、游憩綠地等硬化比重大的地帶使用致敏樹種；減少林地、綠地邊緣區(qū)使用致敏樹種；通過培育雄性個(gè)體來逐步取代有污染問題的雌樹。

2)科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理林地地表，增強(qiáng)地表對花粉、飛絮的吸附滯納功能。無論是空氣顆粒物等塵源性污染還是花粉、飛絮等植源性污染，都要回到地面，因此，林地、綠地的地表狀況和土壤結(jié)構(gòu)直接影響著凈化功能，增強(qiáng)林地、綠地土壤的吸附滯留功能是關(guān)鍵。目前北京市比較普遍的問題是城區(qū)各類碎小的裸地多，林地、綠地本身也存在比較突出的露土問題[26]。無論是行道樹下的樹盤還是片林、草地、公園的地表，幾乎都存在露土問題，致使花粉、飛絮不能被吸附、滯納在綠地之中。建議如下:城區(qū)綠地 (包括草坪)、景觀林地要利用有機(jī)覆蓋物 (MULCH)覆蓋地表[27]；生態(tài)林注意保留樹下、林下草本植物；生態(tài)林要保留枯枝落葉；減少致敏植物周邊的地表硬化[12]；增加城市水面，減少二次污染。

3)采取噴水等應(yīng)急處理措施，減輕高發(fā)地段的污染程度。在花粉、飛絮季節(jié)，對人為活動(dòng)頻繁地區(qū)的樹木植物，采取臨時(shí)人工噴水增濕，可以減輕污染影響；利用化學(xué)藥劑減少開花結(jié)實(shí)數(shù)量，促進(jìn)落花落果，控制植源性污染。

4)敏感人群主動(dòng)回避。合理安排出行時(shí)間，避開花粉、飛絮的高峰時(shí)段。植物散粉、飛絮高峰期減少外出，特別是在晴朗微風(fēng)的日子，在下午14∶00和晚上8∶00左右避免到有植源性污染植物的地帶散步、游憩[12]。科學(xué)選擇休憩場所，易感人群在植源性污染高峰季節(jié)和時(shí)段，外出游憩要盡量避開植源性污染植物栽植相對集中的地區(qū)。政府部門為敏感人群規(guī)劃建設(shè) “無過敏公園”。

5)加強(qiáng)植源性污染的科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)植源性污染動(dòng)態(tài)的預(yù)測預(yù)報(bào)。一是建立 “空氣生物狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”，發(fā)布 “花粉過敏指數(shù)”。做好植源性污染發(fā)生的預(yù)測預(yù)報(bào)，為居民主動(dòng)回避提供幫助[28－30]。包括城市主要游憩公園植源性污染植物的發(fā)布情況、致敏植物花粉飄散動(dòng)態(tài)、污染物濃度變化等及時(shí)預(yù)報(bào)。二是加強(qiáng)植源性污染的科學(xué)研究。確定污染源植物在什么時(shí)間、達(dá)到多大密度時(shí)才會(huì)造成危害，進(jìn)行污染程度的評價(jià)，然后根據(jù)產(chǎn)生的原因制定相應(yīng)的防治措施。三是關(guān)注植物有機(jī)揮發(fā)物造成的臭氧污染問題。許多研究表明，有些植物釋放VOCs及其次生光化學(xué)反應(yīng)生成物對附近的動(dòng)植物和人類產(chǎn)生危害，其中異戊二烯與臭氧環(huán)境污染關(guān)系密切[4]。因此，要加強(qiáng)這方面的基礎(chǔ)研究，更合理地選擇和使用樹種。

植物花粉、飛絮、飛毛等都是植物生長發(fā)育、繁衍后代過程中的一種自然現(xiàn)象，也是植物呈現(xiàn)給人們的一種自然景觀。要科學(xué)認(rèn)識(shí)植源性污染問題，對于有些植物不能因噎廢食，重要的是要正確使用、合理搭配和科學(xué)管理，讓植物更好地為城市景觀增色，為居民健康服務(wù)。

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